CN107900313A - 一种镁合金自动化低压铸造机 - Google Patents
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Abstract
一种镁合金自动化低压铸造机，它涉及铸造技术领域。本发明为解决现有镁铸造过程中极易发生燃烧事故，铸件中容易形成缩松、氧化夹渣等缺陷的问题。本发明包括铸型运行机构、浇注平台、工作罐、工作罐运动台车、升液管和控制器，铸型运行机构在浇注平台的上端沿水平方向移动，铸型运行机构上承载有铸型，工作罐运动台车在浇注平台的下端沿水平方向移动，工作罐设置在工作罐运动台车上，工作罐的两侧分别各设有一个工作罐升降机构，工作罐通过工作罐升降机构在工作罐运动台车上进行升降，升液管插装在浇注平台上，工作罐上连接有进气管和排气管，铸型运行机构、工作罐运动台车和工作罐升降机构分别与控制器连接。本发明用于镁合金的铸造。
Description
技术领域
本发明涉及铸造技术领域，具体涉及一种镁合金自动化低压铸造机。
背景技术
镁合金拥有低密度、高比强度的特性，一直是航天领域优先选用的重要材料。但是，镁是极其活泼的金属，在传统铸造生产的过程中极易发生燃烧事故，这也一直是铸造生产中难易解决的障碍。在传统的镁铸造生产工艺中，采用砂型、自由浇注的方法，不能精确控制铸件的凝固过程，铸件中容易形成缩松、氧化夹渣等缺陷。并且随着航天技术的发展，对航天飞行器上铸件的要求更高，具体体现为结构越来越复杂、整体铸件质量和力学性能要求越来越高，传统镁合金的铸造工艺已经不能完全满足铸件制造的需求。
发明内容
本发明为了解决现有镁铸造过程中极易发生燃烧事故，铸件中容易形成缩松、氧化夹渣等缺陷的问题，进而提出一种镁合金自动化低压铸造机。
本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：
一种镁合金自动化低压铸造机包括铸型运行机构、浇注平台、工作罐、工作罐运动台车、升液管和控制器，铸型运行机构在浇注平台的上端沿水平方向移动，铸型运行机构上承载有铸型，工作罐运动台车在浇注平台的下端沿水平方向移动，工作罐设置在工作罐运动台车上，工作罐的两侧分别各设有一个工作罐升降机构，工作罐通过工作罐升降机构在工作罐运动台车上进行升降，升液管插装在浇注平台上，工作罐上连接有进气管和排气管，铸型运行机构、工作罐运动台车和工作罐升降机构分别与控制器连接。
本发明与现有技术相比包含的有益效果是：
在镁合金砂型铸造工艺基础上引入低压铸造技术，发明了一种镁合金自动低压铸造机，通过精确控制镁合金液体充填铸型及凝固过程，消除缩松和氧化夹渣等缺陷，产品合格率可提升70％以上，提升了铸件的整体质量和力学性能。同时，在专用设备上也可以很方便地实施某些避免镁燃烧的工艺措施，解决镁合金铸造过程的燃烧问题。这种自动低压铸造机可以实现生产中的自动浇注过程。
本发明的具体特点主要体现在以下几个方面：
1、本发明能够实现自动化低压铸造生产，可以大幅度提高生产效率；
2、本发明减少了手工操作环节，能够保证工艺规范的准确无误，可以控制和避免镁合金的燃烧事故发生；
3、本发明浇注速度可控、可调，充型速度大小可以根据工艺要求进行准确控制，保证了液体镁合金充型平稳，避免了镁合金液在充型时产生的翻腾和飞溅现象，从而减少了氧化夹渣的形成；
4、本发明镁合金液在压力下充型，可提高金属液的流动性，对于大型薄壁复杂铸件的成形性更有利。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是在镁合金低压浇注充型时铸型5、工作罐8和升液管14的结构示意图，其中箭头的方向表示液体的流动方向。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1至图2说明本实施方式，本实施方式所述一种镁合金自动化低压铸造机包括铸型运行机构、浇注平台6、工作罐8、工作罐运动台车11、升液管14和控制器15，铸型运行机构在浇注平台6的上端沿水平方向移动，铸型运行机构上承载有铸型5，工作罐运动台车11在浇注平台6的下端沿水平方向移动，工作罐8设置在工作罐运动台车11上，工作罐8的两侧分别各设有一个工作罐升降机构，工作罐8通过工作罐升降机构在工作罐运动台车11上进行升降，升液管14插装在浇注平台6上，工作罐8上连接有进气管和排气管，铸型运行机构、工作罐运动台车11和工作罐升降机构分别与控制器15连接。
当铸型5和镁合金液体分别在造型工位和合金熔炼工位完成时，会分别发出完成指令，当计算机控制中心收到铸5、工作罐8、升液管14等其它相关配合机构全部准备就绪的信息后，立即发出开始工作的指令。铸型运行机构接收到控制器15发出的指令后，载着铸型5沿水平方向运行到浇注平台6的浇注工位，把铸型5落在浇注平台6的准确位置固定后，铸型运行机构回到起始位置待命。同时工作罐运动台车11接收到控制器15发出的指令，载着工作罐8沿水平方向移动到浇注平台6的下方，然后控制器15控制工作罐升降机构推动工作罐8逐步上升，工作罐8与浇注平台6完成对接密封，上升过程中升液管14渐渐插入到工作罐8中，将工作罐8与铸型5连通。至此完成所有机械运动动作，设备处于待浇注状态。
具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述铸型运行机构包括铸型水平运动机构1、铸型运动龙门架4和两个铸型升降机构，铸型5设置在铸型运动龙门架4的水平横梁4-1上，铸型水平运动机构1设置在铸型运动龙门架4的下端，铸型运动龙门架4的两侧竖直架上分别各设有一个铸型升降机构，水平横梁4-1的两端通过铸型升降机构与铸型运动龙门架4连接，铸型水平运动机构1和铸型升降机构分别与控制器15连接。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一相同。
如此设计通过控制器15控制铸型升降机构带动铸型5进行升降运动，当铸型5移动至既定位置后，通过铸型升降机构使铸型5下降，把铸型5降落在浇注平台6的准确位置固定。
具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述铸型升降机构包括铸型升降电机2、铸型升降丝杠3和螺母16，铸型升降电机2设置在铸型运动龙门架4上，铸型升降丝杠3沿铸型运动龙门架4的高度方向上设置，铸型升降电机2与铸型升降丝杠3连接，螺母16旋装在铸型升降丝杠3上，螺母16的一侧套装在铸型运动龙门架4的竖直架上，螺母16的另一侧固接在水平横梁4-1的端部，铸型升降电机2与控制器15连接。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式二相同。
如此设计在铸型升降机构升降过程中，控制器15控制铸型升降电机2开启，带动铸型升降丝杠3回转，螺母16沿着铸型运动龙门架4的竖直架上竖直移动，以实现水平横梁4-1高度的升降，从而实现铸型5的升降。
具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述工作罐运动台车11包括工作罐水平运动机构10，工作罐水平运动机构10设置在工作罐运动台车11的下端，工作罐水平运动机构10与控制器15连接。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一、二或三相同。
具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述工作罐升降机构包括工作罐升降油缸12和工作罐升降导向柱13，工作罐升降油缸12和工作罐升降导向柱13均沿竖直方向设置，工作罐升降油缸12的缸体固接在工作罐运动台车11的上端面上，工作罐升降油缸12的油杆与工作罐8罐体的外侧固接，工作罐8罐体的外侧套装在工作罐升降导向柱13上，工作罐升降油缸12与控制器15连接。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式四相同。
如此设计通过工作罐升降油缸12的伸缩带动工作罐8沿工作罐升降导向柱13升降。
具体实施方式六：结合图1至图2说明本实施方式，本实施方式所述工作罐8的内侧设有镁合金保温炉9，镁合金保温炉9敞口设置在工作罐8内。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一、二、三或五相同。
如此设计实现镁合金液体的保温，防止其发生冷却凝固。
具体实施方式七：结合图1至图2说明本实施方式，本实施方式所述铸型5内设有型腔5-1和排气孔5-2，型腔5-1设置在铸型5的中部，型腔5-1的下端与升液管14的上端连通，排气孔5-2的下端与型腔5-1的上端连通，排气孔5-2的上端与铸型5的外部连通。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式六相同。
如此设计排气孔5-2以保证型腔5-1内的气体全部排出，使液体充满型腔5-1。
具体实施方式八：结合图1至图2说明本实施方式，本实施方式所述当工作罐8在工作罐升降机构的作用下上升后，升液管14的下端设置在工作罐8的内部；当工作罐8在工作罐升降机构的作用下下降后，升液管14的下端设置在工作罐8的上部。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式七相同。
如此设计使工作罐8在水平运行过程，不会与升液管14发生干涉，同时在到达水平既定位置后，工作罐8上升后能够实现工作罐8与升液管14内连通。
具体实施方式九：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种镁合金自动化低压铸造机还包括工作罐锁紧环7和两个锁紧油缸17，工作罐锁紧环7设置在浇注平台6的下端，工作罐锁紧环7的两侧分别各设有一个锁紧油缸17，锁紧油缸17沿工作罐锁紧环7的切线方向设置，锁紧油缸17的缸体与浇注平台6的下端面固接，锁紧油缸17的油杆与工作罐锁紧环7固接，锁紧油缸17与控制器15连接。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一、二、三、五、七或八相同。
如此设计在工作罐8完成上升后，工作罐8与浇注平台6之间形成有效密封，防止发生漏气现象，使液体无法上升至型腔5-1内。
具体实施方式十：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述浇注平台6上端的一侧设有铸型行程开关18，浇注平台6下端的一侧设有工作罐行程开关19。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式九相同。
如此设计使铸型运行机构在水平移动到浇注既定位置后，触碰到铸型行程开关18，铸型形成开关18发出信号给控制器15，控制器15控制铸型运行机构水平方向停止。当工作罐运动台车11水平移动到浇注既定位置后，触碰到工作罐行程开关19，工作罐行程开关19发出信号给控制器15，控制器15控制工作罐水平运动机构10停止运转。
工作原理
本发明所述的铸造方法包括如下步骤：
步骤一：铸型水平运动机构1收到控制器15的指令后，驱动铸型运动龙门架4载着载着铸型5沿着水平方向运行到浇注平台6处的浇注工位，触动铸型行程开关18停止运行，同时联动触发铸型升降电机2的开关后，铸型升降丝杠3和螺母16把铸型5降落在浇注平台6的准确位置固定，铸型运行机构则运行到待命位置待命；
步骤二：承载着镁合金保温炉9的工作罐水平运行机构10收到控制器15的指令后，驱动工作罐运动台车11运动到浇注平台6下方的位置，触动工作罐行程开关19停止运行，同时联动触发液压站动作，工作罐升降油缸12推动工作罐8沿着工作罐升降导向柱13逐步上升，工作罐8上升过程中升液管14渐渐插入到镁合金保温炉9内的镁合金液体中。当工作罐8到位并联动触发锁紧油缸17动作，推动工作罐锁紧环7把工作罐8与浇注平台6锁紧形成密封。至此，所有机械运动动作已经完成，设备处于待浇注状态。
步骤三：当计算机控制中心检测到工作罐8与浇注平台14完成对接密封时，控制器15向气动控制系统发指令打开进气管上的进气控制阀A向工作罐8内充气。工作罐8内气体压力按照预先设定的工艺曲线逐步升高，升高的气体压力作用在镁合金保温炉9内镁合金液面上，当合金液面上所受到气体压力大于型腔内压力时，迫使液体合金沿着升液管14逐步上升进入铸型5的型腔5-1内。在镁合金液体逐步上升进入型腔5-1的过程中，型腔5-1的气体被压缩从铸型5的排气孔5-2中排除，减少了合金液体上升的背压阻力，保证了合金液体充满型腔5-1的每个空间角落。
步骤四：合金液体充型结束，按照预先设置的压力-时间工艺曲线完成铸件的凝固和冷却过程。
步骤五：完成浇注工艺曲线后，计算机控制中心发出指令关闭进气阀A，打开排气管上的排气阀B排除工作罐8内的气体，当控制中心检测到工作罐15内气压与大气压力相等时发出指令关闭排气阀B。
步骤六：计算机再次发出指令给液压站控制系统，控制器15控制锁紧油缸17松开工作罐8的锁紧方式，工作罐锁紧环7复位。同时触发联动动作，工作罐升降油缸12工作把工作罐8降落到工作罐运动台车11上，此时触发工作罐水平运行机构10运行回到合金熔炼工位待命。
步骤七：计算机控制中心对待命位置的铸型运行机构发出指令，使其运行到浇注位置，自动抓起铸型5运行并把铸型5放到铸件清理生产线上。然后，铸型运行机构自动回到造型工段待命。至此，完成一个浇注工序。
Claims (10)
1.一种镁合金自动化低压铸造机，其特征在于：所述一种镁合金自动化低压铸造机包括铸型运行机构、浇注平台(6)、工作罐(8)、工作罐运动台车(11)、升液管(14)和控制器(15)，铸型运行机构在浇注平台(6)的上端沿水平方向移动，铸型运行机构上承载有铸型(5)，工作罐运动台车(11)在浇注平台(6)的下端沿水平方向移动，工作罐(8)设置在工作罐运动台车(11)上，工作罐(8)的两侧分别各设有一个工作罐升降机构，工作罐(8)通过工作罐升降机构在工作罐运动台车(11)上进行升降，升液管(14)插装在浇注平台(6)上，工作罐(8)上连接有进气管和排气管，铸型运行机构、工作罐运动台车(11)和工作罐升降机构分别与控制器(15)连接。
2.根据权利要求1所述一种镁合金自动化低压铸造机，其特征在于：所述铸型运行机构包括铸型水平运动机构(1)、铸型运动龙门架(4)和两个铸型升降机构，铸型(5)设置在铸型运动龙门架(4)的水平横梁(4-1)上，铸型水平运动机构(1)设置在铸型运动龙门架(4)的下端，铸型运动龙门架(4)的两侧竖直架上分别各设有一个铸型升降机构，水平横梁(4-1)的两端通过铸型升降机构与铸型运动龙门架(4)连接，铸型水平运动机构(1)和铸型升降机构分别与控制器(15)连接。
3.根据权利要求2所述一种镁合金自动化低压铸造机，其特征在于：所述铸型升降机构包括铸型升降电机(2)、铸型升降丝杠(3)和螺母(16)，铸型升降电机(2)设置在铸型运动龙门架(4)上，铸型升降丝杠(3)沿铸型运动龙门架(4)的高度方向上设置，铸型升降电机(2)与铸型升降丝杠(3)连接，螺母(16)旋装在铸型升降丝杠(3)上，螺母(16)的一侧套装在铸型运动龙门架(4)的竖直架上，螺母(16)的另一侧固接在水平横梁(4-1)的端部，铸型升降电机(2)与控制器(15)连接。
4.根据权利要求1、2或3所述一种镁合金自动化低压铸造机，其特征在于：所述工作罐运动台车(11)包括工作罐水平运动机构(10)，工作罐水平运动机构(10)设置在工作罐运动台车(11)的下端，工作罐水平运动机构(10)与控制器(15)连接。
5.根据权利要求4所述一种镁合金自动化低压铸造机，其特征在于：所述工作罐升降机构包括工作罐升降油缸(12)和工作罐升降导向柱(13)，工作罐升降油缸(12)和工作罐升降导向柱(13)均沿竖直方向设置，工作罐升降油缸(12)的缸体固接在工作罐运动台车(11)的上端面上，工作罐升降油缸(12)的油杆与工作罐(8)罐体的外侧固接，工作罐(8)罐体的外侧套装在工作罐升降导向柱(13)上，工作罐升降油缸(12)与控制器(15)连接。
6.根据权利要求1、2、3或5所述一种镁合金自动化低压铸造机，其特征在于：所述工作罐(8)的内侧设有镁合金保温炉(9)，镁合金保温炉(9)敞口设置在工作罐(8)内。
7.根据权利要求6所述一种镁合金自动化低压铸造机，其特征在于：所述铸型(5)内设有型腔(5-1)和排气孔(5-2)，型腔(5-1)设置在铸型(5)的中部，型腔(5-1)的下端与升液管(14)的上端连通，排气孔(5-2)的下端与型腔(5-1)的上端连通，排气孔(5-2)的上端与铸型(5)的外部连通。
8.根据权利要求7所述一种镁合金自动化低压铸造机，其特征在于：所述当工作罐(8)在工作罐升降机构的作用下上升后，升液管(14)的下端设置在工作罐(8)的内部；当工作罐(8)在工作罐升降机构的作用下下降后，升液管(14)的下端设置在工作罐(8)的上部。
9.根据权利要求1、2、3、5、7或8所述一种镁合金自动化低压铸造机，其特征在于：所述一种镁合金自动化低压铸造机还包括工作罐锁紧环(7)和两个锁紧油缸(17)，工作罐锁紧环(7)设置在浇注平台(6)的下端，工作罐锁紧环(7)的两侧分别各设有一个锁紧油缸(17)，锁紧油缸(17)沿工作罐锁紧环(7)的切线方向设置，锁紧油缸(17)的缸体与浇注平台(6)的下端面固接，锁紧油缸(17)的油杆与工作罐锁紧环(7)固接，锁紧油缸(17)与控制器(15)连接。
10.根据权利要求9所述一种镁合金自动化低压铸造机，其特征在于：所述浇注平台(6)上端的一侧设有铸型行程开关(18)，浇注平台(6)下端的一侧设有工作罐行程开关(19)。
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